Испытания ВТСП-2 магнита для нейронных исследований
Ключевые слова:
сверхпроводимость, высокотемпературный сверхпроводник, нейронная активность, ВТСП-лента второго поколения, криомагнитная система, магнитное поле
Аннотация
Описаны разработка, изготовление и результаты испытаний магнита галетного типа на основе высокотемпературных сверхпроводников второго поколения (ВТСП-2). ВТСП-2-магнит является основой криомагнитной системы, предназначенной для оснащения экспериментального исследовательского стенда дистанционного регулирования экспрессии нейронов постоянным и низкочастотным (до 100 Гц) магнитным полем. Проект является продолжением работ [1] по комплексной теме «Электронная компонентная база и нейроморфные системы управления», в которую входит разработка и изготовление ВТСП-2 криомагнитной системы для изучения нейронной активности под действием внешнего магнитного поля. Отличительной особенностью проекта является использование криомагнитной системы с низким энергопотреблением за счет применения современных ВТСП-материалов, что позволит осуществлять непрерывное наблюдение за объектом исследования от начала воздействия на него магнитного поля до появления признаков какой-либо реакции. Разработана и описана технология галетной намотки ВТСП-2-магнитов. Для магнита использовался ВТСП-2-проводник в лаковой полиимидной изоляции. Разработана и успешно апробирована технология изготовления внутренних спаев в ВТСП-2-двойных галетах с переходным сопротивлением менее 120 нОм при 77 К. Представлены результаты предварительных испытаний ВТСП-2-магнита в жидком азоте.
Литература
1. Naumov A.V., Kovalev I.A., Surin M.I., et al. Development of Cryomagnetic Systems to Control Neural Activity by a Magnetic Field. – Nanotechnologies in Russia, 2019, vol. 14, No. 11–12, pp. 613–618.
2. Максимов А.В., Кирьянова В.В., Максимова М.А. Лечебное применение магнитных полей. – Физиотерапия, Бальнеология и Реабилитация, 2013, № 3, с. 34–39.
3. Reale. M., Kamal M.A., Patruno A., et al. Neuronal cellular responses to extremely low frequency electromagnetic field exposure: Implications regarding oxidative stress and neurodegeneration. – PLoS ONE, 2014, № 9 (8), DOI: 10.1371/journal.pone.0104973.
4. Рудыкина O.A., Грехов Р.A., Сулейманова Г.П. и др. Электромагнитное поле и его влияние на физиологические процессы в организме человека. – Вестник Волгоградского гос. университета, 2016, № 3 (17), с. 54–62, DOI: https://doi.оrg/10.15688/jvolsu11.2016.3.7.
5. Diev D.N., Makarenko M.N., Naumov A.V., et. al. REBCO coil operation in gaseous helium and solid nitrogen. – Progress in Superconductivity and Cryogenics, 2019, vol. 21, iss. 3, pp. 47–50.
6. Diev D. N., Lepehin V. M., Makarenko M. N., et. al. ReBCO split coil magnet for high gradient magnetic separation. – ICEC-ICMC 2018, 2019, vol. 502, DOI:10.1088/1757-899X/502/1/012105.
7. Diev D. N., Lepehin V. M., Makarenko M. N., et. al. HTS high gradient magnetic separator prototype. – Progress in Superconductivity and Cryogenics, 2018, vol. 20, iss. 4, pp. 1–5.
8. Kovalev I.A., Surin M.I., Diev D.N., et. al. HTS current leads for the NICA accelerator complex. – Cryogenics, 2018, vol. 94(2), pp. 45–55.
9. Naumov A.V., Kovalev I.A., Surin M.I.., et. al. Test results of 12/18 kA ReBCO coated conductor current Leads. – Cryogenics, 2017, vol. 85, pp. 71–77.
10. Kole K., Zhang Y., Jansen E.J.R., et al. Assessing the utility of MAGNETO to control neuronal excitability in the somatosensory cortex. – Nature Neuroscience, 2020, DOI:10.1038/s41593-019-0474-4.
11. Wang G., Zhang P., Mendu S.K., et al. Revaluation of magnetic properties of Magneto, MagR and αGFP−TRPV1/GFP−ferritin. bioRxiv preprint, 2019, DOI: http://dx.doi.org/10.1101/737254.
12. Wheeler M.A., Smith C.J., Ottolini M., et al. Genetically targeted magnetic control of the nervous system. – Nature Neuroscience, vol. 19, No. 5, 2016, pp.756–761.
13. Stanley. S.A, Kelly L., Latcha K.N., et al. Bidirectional lectromagnetic control of the hypothalamus regulates feeding and metabolism. – Nature, 2016, vol 531, pp. 647–650.
14. Stanley. S.A, Sauer J., Kane R.S, et al. Remote regulation of glucose homeostasis in mice using genetically encoded nanoparticles. – Nature Medicine, 2015, vol. 21, No. 1, pp. 92–98.
15. Диев Д.Н., Лепехин В.М., Макаренко М.Н., и др. Криомагнитная система высокоградиентного магнитного сепаратора на основе высокотемпературных сверхпроводников второго поколения. – Ядерная физика и инжиниринг, 2018, т. 9, № 2, с. 130–140.
#
1. Naumov A.V., Kovalev I.A., Surin M.I., et al. Development of Cryomagnetic Systems to Control Neural Activity by a Magnetic Field. – Nanotechnologies in Russia, 2019, vol. 14, No. 11–12, pp. 613–618.
2. Maksimov А.V., Kiryanova V.V., Maksimovа М.А. Fizioterapiya, Bal'neologiya i Reabilitatsiya – in Russ. (Physiotherapy, Balneology and Rehabilitation), 2013, No. 3, pp. 34–39.
3. Reale. M., Kamal M.A., Patruno A., et al. Neuronal cellular responses to extremely low frequency electromagnetic field exposure: Implications regarding oxidative stress and neurodegeneration. – PLoS ONE, 2014, № 9 (8), DOI: 10.1371/journal.pone.0104973.
4. Rudykina O.A., Grekhov R.A., Suleymanova G.P., et al. Vestnik Volgogradskogo gos. universiteta – in Russ. (Bulletin of the Volgograd State University), 2016, No. 3(17), pp. 54–62, DOI: https://doi.оrg/10.15688/jvolsu11.2016.3.7.
5. Diev D.N., Makarenko M.N., Naumov A.V., et. al. REBCO coil operation in gaseous helium and solid nitrogen. – Progress in Superconductivity and Cryogenics, 2019, vol. 21, iss. 3, pp. 47–50.
6. Diev D. N., Lepehin V. M., Makarenko M. N., et. al. ReBCO split coil magnet for high gradient magnetic separation. – ICEC-ICMC 2018, 2019, vol. 502, DOI:10.1088/1757-899X/502/1/012105.
7. Diev D. N., Lepehin V. M., Makarenko M. N., et. al. HTS high gradient magnetic separator prototype. – Progress in Superconductivity and Cryogenics, 2018, vol. 20, iss. 4, pp. 1–5.
8. Kovalev I.A., Surin M.I., Diev D.N., et. al. HTS current leads for the NICA accelerator complex. – Cryogenics, 2018, vol. 94(2),
pp. 45–55.
9. Naumov A.V., Kovalev I.A., Surin M.I.., et. al. Test results of 12/18 kA ReBCO coated conductor current Leads. – Cryogenics, 2017, vol. 85, pp. 71–77.
10. Kole K., Zhang Y., Jansen E.J.R., et al. Assessing the utility of MAGNETO to control neuronal excitability in the somatosensory cor-tex. – Nature Neuroscience, 2020, DOI:10.1038/s41593-019-0474-4.
11. Wang G., Zhang P., Mendu S.K., et al. Revaluation of magnetic properties of Magneto, MagR and αGFP−TRPV1/GFP−ferritin. bioRxiv preprint, 2019, DOI: http://dx.doi.org/10.1101/737254.
12. Wheeler M.A., Smith C.J., Ottolini M., et al. Genetically targeted magnetic control of the nervous system. – Nature Neuroscience, vol. 19, No. 5, 2016, pp.756–761.
13. Stanley. S.A, Kelly L., Latcha K.N., et al. Bidirectional lectromagnetic control of the hypothalamus regulates feeding and metabolism. – Nature, 2016, vol 531, pp. 647–650.
14. Stanley. S.A, Sauer J., Kane R.S, et al. Remote regulation of glucose homeostasis in mice using genetically encoded nanopartic-
les. – Nature Medicine, 2015, vol. 21, No. 1, pp. 92–98.
15. Diev D.N, Lepehin V.M., Makarenko M.N., et al. Yаdernaya fizika i inzhiniring – in Russ. (Nuclear Physics and Engineering), 2018, vol. 9, No. 2, pp. 130–140.
2. Максимов А.В., Кирьянова В.В., Максимова М.А. Лечебное применение магнитных полей. – Физиотерапия, Бальнеология и Реабилитация, 2013, № 3, с. 34–39.
3. Reale. M., Kamal M.A., Patruno A., et al. Neuronal cellular responses to extremely low frequency electromagnetic field exposure: Implications regarding oxidative stress and neurodegeneration. – PLoS ONE, 2014, № 9 (8), DOI: 10.1371/journal.pone.0104973.
4. Рудыкина O.A., Грехов Р.A., Сулейманова Г.П. и др. Электромагнитное поле и его влияние на физиологические процессы в организме человека. – Вестник Волгоградского гос. университета, 2016, № 3 (17), с. 54–62, DOI: https://doi.оrg/10.15688/jvolsu11.2016.3.7.
5. Diev D.N., Makarenko M.N., Naumov A.V., et. al. REBCO coil operation in gaseous helium and solid nitrogen. – Progress in Superconductivity and Cryogenics, 2019, vol. 21, iss. 3, pp. 47–50.
6. Diev D. N., Lepehin V. M., Makarenko M. N., et. al. ReBCO split coil magnet for high gradient magnetic separation. – ICEC-ICMC 2018, 2019, vol. 502, DOI:10.1088/1757-899X/502/1/012105.
7. Diev D. N., Lepehin V. M., Makarenko M. N., et. al. HTS high gradient magnetic separator prototype. – Progress in Superconductivity and Cryogenics, 2018, vol. 20, iss. 4, pp. 1–5.
8. Kovalev I.A., Surin M.I., Diev D.N., et. al. HTS current leads for the NICA accelerator complex. – Cryogenics, 2018, vol. 94(2), pp. 45–55.
9. Naumov A.V., Kovalev I.A., Surin M.I.., et. al. Test results of 12/18 kA ReBCO coated conductor current Leads. – Cryogenics, 2017, vol. 85, pp. 71–77.
10. Kole K., Zhang Y., Jansen E.J.R., et al. Assessing the utility of MAGNETO to control neuronal excitability in the somatosensory cortex. – Nature Neuroscience, 2020, DOI:10.1038/s41593-019-0474-4.
11. Wang G., Zhang P., Mendu S.K., et al. Revaluation of magnetic properties of Magneto, MagR and αGFP−TRPV1/GFP−ferritin. bioRxiv preprint, 2019, DOI: http://dx.doi.org/10.1101/737254.
12. Wheeler M.A., Smith C.J., Ottolini M., et al. Genetically targeted magnetic control of the nervous system. – Nature Neuroscience, vol. 19, No. 5, 2016, pp.756–761.
13. Stanley. S.A, Kelly L., Latcha K.N., et al. Bidirectional lectromagnetic control of the hypothalamus regulates feeding and metabolism. – Nature, 2016, vol 531, pp. 647–650.
14. Stanley. S.A, Sauer J., Kane R.S, et al. Remote regulation of glucose homeostasis in mice using genetically encoded nanoparticles. – Nature Medicine, 2015, vol. 21, No. 1, pp. 92–98.
15. Диев Д.Н., Лепехин В.М., Макаренко М.Н., и др. Криомагнитная система высокоградиентного магнитного сепаратора на основе высокотемпературных сверхпроводников второго поколения. – Ядерная физика и инжиниринг, 2018, т. 9, № 2, с. 130–140.
#
1. Naumov A.V., Kovalev I.A., Surin M.I., et al. Development of Cryomagnetic Systems to Control Neural Activity by a Magnetic Field. – Nanotechnologies in Russia, 2019, vol. 14, No. 11–12, pp. 613–618.
2. Maksimov А.V., Kiryanova V.V., Maksimovа М.А. Fizioterapiya, Bal'neologiya i Reabilitatsiya – in Russ. (Physiotherapy, Balneology and Rehabilitation), 2013, No. 3, pp. 34–39.
3. Reale. M., Kamal M.A., Patruno A., et al. Neuronal cellular responses to extremely low frequency electromagnetic field exposure: Implications regarding oxidative stress and neurodegeneration. – PLoS ONE, 2014, № 9 (8), DOI: 10.1371/journal.pone.0104973.
4. Rudykina O.A., Grekhov R.A., Suleymanova G.P., et al. Vestnik Volgogradskogo gos. universiteta – in Russ. (Bulletin of the Volgograd State University), 2016, No. 3(17), pp. 54–62, DOI: https://doi.оrg/10.15688/jvolsu11.2016.3.7.
5. Diev D.N., Makarenko M.N., Naumov A.V., et. al. REBCO coil operation in gaseous helium and solid nitrogen. – Progress in Superconductivity and Cryogenics, 2019, vol. 21, iss. 3, pp. 47–50.
6. Diev D. N., Lepehin V. M., Makarenko M. N., et. al. ReBCO split coil magnet for high gradient magnetic separation. – ICEC-ICMC 2018, 2019, vol. 502, DOI:10.1088/1757-899X/502/1/012105.
7. Diev D. N., Lepehin V. M., Makarenko M. N., et. al. HTS high gradient magnetic separator prototype. – Progress in Superconductivity and Cryogenics, 2018, vol. 20, iss. 4, pp. 1–5.
8. Kovalev I.A., Surin M.I., Diev D.N., et. al. HTS current leads for the NICA accelerator complex. – Cryogenics, 2018, vol. 94(2),
pp. 45–55.
9. Naumov A.V., Kovalev I.A., Surin M.I.., et. al. Test results of 12/18 kA ReBCO coated conductor current Leads. – Cryogenics, 2017, vol. 85, pp. 71–77.
10. Kole K., Zhang Y., Jansen E.J.R., et al. Assessing the utility of MAGNETO to control neuronal excitability in the somatosensory cor-tex. – Nature Neuroscience, 2020, DOI:10.1038/s41593-019-0474-4.
11. Wang G., Zhang P., Mendu S.K., et al. Revaluation of magnetic properties of Magneto, MagR and αGFP−TRPV1/GFP−ferritin. bioRxiv preprint, 2019, DOI: http://dx.doi.org/10.1101/737254.
12. Wheeler M.A., Smith C.J., Ottolini M., et al. Genetically targeted magnetic control of the nervous system. – Nature Neuroscience, vol. 19, No. 5, 2016, pp.756–761.
13. Stanley. S.A, Kelly L., Latcha K.N., et al. Bidirectional lectromagnetic control of the hypothalamus regulates feeding and metabolism. – Nature, 2016, vol 531, pp. 647–650.
14. Stanley. S.A, Sauer J., Kane R.S, et al. Remote regulation of glucose homeostasis in mice using genetically encoded nanopartic-
les. – Nature Medicine, 2015, vol. 21, No. 1, pp. 92–98.
15. Diev D.N, Lepehin V.M., Makarenko M.N., et al. Yаdernaya fizika i inzhiniring – in Russ. (Nuclear Physics and Engineering), 2018, vol. 9, No. 2, pp. 130–140.
